户式燃气热水炉

刊于《暖通空调》2004年8期户式燃气热水炉应用中的一些问题北京市建筑设计计研究院张锡虎☆北京市新厦建筑筑设计研究所所金培1应用户式燃燃气热水炉的的可行性户式燃气热水炉炉在我国应用用于住宅采暖暖，已经有多多年的实践，作作为集中供暖暖的补充，相相对于集中供供暖，有利于于供暖收费制制度的改革，有有利于用户自自主选择采暖暖标准（采暖暖期和采暖温温度等），在在实施节能标标准（尤其是是北京即将推推行的第三步步节能目标）的的住宅中使用用，用户所实实际支出的采采暖费用，会会明显低于采采用燃气、油油、电等“清洁能源”集中供暖的的采暖费用，有有利于将建筑筑节能的效益益体现为用户户的直接利益益。如果应用用得当，应该该认为是成功功的多元化供供暖方式之一一。今年年初，北京京某媒体在显显要版面发表表一条消息称称：“政府不提倡倡一家一户燃燃气采暖”。随即，北北京市供热的的政府主管部部门——市政管理委委员会在官方方网站上声明明：上述报道道“是没有根据据的，市市政政管委领导没没有在任何场场合、时间接接受过记者对对上述问题的的采访。目前前，我市民用用供热方式有有大型集中供供热、中小型型区域供热和和清洁能源分分户自采暖，此此外，还有平平房煤炉自采采暖。北京作作为全国开展展城镇供热体体制改革试点点城市之一，按按照20033年7月21日建设部部等八部委局局《关于城镇镇供热体制改改革试点工作作的指导意见见》的精神，继继续发展和完完善以集中供供热为主导、多多种方式相结结合的城镇供供热采暖系统统。”户式燃气热热水炉采暖，就就是属于“多种方式的的城镇供热采采暖系统”之一。户式燃气热水炉炉是西欧家用用采暖的主要要产品。美国国的民用建筑筑几乎不使用用集中供热，分分户供热的热热源50%为天然气。[[1]因此，没有必要要从某种商业业的片面性出出发，去人为为地加以排斥斥，而是应该该正视户式燃燃气热水采暖暖炉在应用过过程中的一些些问题和缺陷陷，切实加以以改善。其中中许多问题，与与对这种设备备特性的认识识和理解上的的盲目性有关关，以下探讨讨这些问题。2关于采暖暖费用供热体制改革的的核心问题，是是变“福利供暖”为用热的商商品化。供热热体制改革将将越来越使供供暖费用的高高低，成为住住宅采暖方式式优化选择至至关重要的因因素。对于户户式燃气热水水采暖炉采暖暖费用的高低低，有不同的的说法：“拥”之者曰低，“攻”之者曰高。其其实，影响采采暖费用高低低的因素有五五个：当地天天然气的价格格和热值；采采暖建筑的保保温性能和采采暖耗热量指指标；公寓式式集合住宅中中某一用户的的周边热环境境；采暖炉的的实际运行热热效率；是否否采用合理的的运行方式。可以用现行《民民用建筑节能能设计标准》[2]所规定的耗热量指标限值，作为同一标准加以比较。以北京地区为例，普通住宅的耗热量指标限值是20.6W/m2建筑面积,按采暖期125天、每天24小时计算，全采暖期总耗热量为61.8kWh/m2建筑面积。户式燃气热水采暖炉的平均热效率如取80%，热值8400kcal/Hm3的天然气耗量应为7.9m3/m2建筑面积，按1.9元/Hm3计算，天然气费用共15.03元/m2建筑面积，再加上循环水泵电费和十年左右的设备折旧费，即使不考虑用户自主调节可以节省的费用，总费用一般也不会超过25元/m2建筑面积。如果按照实施第三步节能目标的能耗量计算，天然气费用则可进一步减少为10.69元/m2建筑面积。而北京地区燃气锅炉房集中供暖现行供暖费标准是30元/m2建筑面积。因此，在正常的条件下，户式燃气热水采暖炉应该低于燃气锅炉房集中供暖的采暖费用。当然，不能直接接将按照节能能设计标准规规定的计算条条件计算所得得的总耗热量量，当作所有有住宅的实际际耗热量。例例如：当取较较高采暖温度度和延长采暖暖期时，全年年采暖能耗当当然会要增加加。即使这样样，采暖费用用也不会超过过燃气锅炉房房集中供暖的的现行供暖费费标准。但是，当上述五五个因素中存存在某些不利利条件时，当当然会形成高高额的采暖费费用。例如：：不节能的建建筑由于建筑筑耗热量过大大；节能建筑筑建成后的使使用初期，由由于需要逐步步加热升温；；公寓式集合合住宅在入住住率较低的阶阶段，由于户户间传热因素素。这些情况况，在采用分分户电热采暖暖，或集中供供暖实行按照照分户热计量量收费时，同同样会发生。除此以外，采暖暖费用过高的的重要原因，是是燃气热水炉炉的实际运行行热效率过低低以及貌似“节省”其实“浪费”的不合理配配置和运行方方式。3关于容量的的合理选择在许多燃气热水水炉产品资料料中提出的“热效率”，都高达90％上下。而而工程实测资资料证明，按按照建筑的实实际耗热量和和实际燃气用用量进行热平平衡验算，实实际运行热效效率远不能达达到上述指标标。根据实态态调查，全采采暖期的平均均热效率普遍遍较低。影响响热效率的主主要因素，是是选型偏大以以及与此密切切相关的燃烧烧调节方式。许多生产厂家提提供的产品资资料中，往往往多余地给出出“可带多少供供暖建筑面积积”的数据，很很容易造成对对用户容量选选择的误导。众众所周知，房房屋的采暖和和空调负荷，主主要取决于其其建筑热工性性能。对建筑筑总体而言，朝朝向、体型系系数、围护结结构的热阻、太太阳辐射热、窗窗的密闭性等等，都对负荷荷有很大的影影响。而每户户的负荷，还还与其在建筑筑中的所在部部位有关，建建筑面积并不不能直接作为为容量选择的的主要依据。低低能耗的节能能建筑，与旧旧有的、或者者不严格按照照节能设计标标准要求建造造的不节能建建筑，以及同同一集合式住住宅内的不同同部位套型，能能耗都会有很很大的差异。确确定燃气热水水炉所需功率率，应常规进进行采暖负荷荷计算。如同分户热计量量的集中供暖暖系统确定户户内采暖设备备容量一样，户户式采暖炉也也需要适当考考虑户间传热热因素。北京京市标准《新新建集中供暖暖住宅分户热热计量设计技技术规程》[[3]1.00.2条规定：“分户独立热热源的户内系系统相应部分分的设计，也也可参照执行行本规程。”根据工程应应用实践经验验，在设计前前期进行准确确设计计算以以前，也可以以按照节能水水平不同住宅宅的采暖负荷荷估算指标增增加40％左右，不不需再考虑间间隙采暖因素素，即在室外外温度达到设设计条件时，应应该用连续供供暖来达到设设计室温。应应根据不同套套型，选择与与采暖负荷相相适应、有适适当裕量的炉炉型。在许多工程中，不不论套型面积积和采暖负荷荷大小,均采用输出出功率远大于于房间设计采采暖负荷的同同一型号炉型型，偏大甚至至达数倍之多多。本来采暖暖设备在全采采暖期绝大部部分时间内，都都有很大的裕裕量，只需要要部分负荷运运行，选型偏偏大更加剧了了这种运行状状况。4关于室温控控制和燃烧调调节方式燃气炉在部分负负荷燃烧时，如如果参与燃烧烧的、按额定定负荷确定的的空气量不变变，就会使过过剩空气系数数和排烟热损损失过大，使使实际热效率率大幅度降低低。多数户式燃气热热水采暖炉不不配置室温控控制器，而需需由用户通过过炉子配带的的旋钮自行设设定水温以改改变供热量来来间接室温控控制，当循环环水供水温度度接近或达到到设定值时，炉炉子开始进行行燃烧调节。循循环水温应与与采暖负荷的的变化所适应应，仅靠人为为控制水温是是很难适应负负荷变化的。当当负荷较小，特特别是用户希希望节省采暖暖费用时，一一般将水温设设定于较低值值，这就使炉炉子需要进行行频繁的燃烧烧调节。户式燃气热水采采暖炉的燃烧烧调节方式，基基本上有三种种：一，全负负荷燃烧和停停止燃烧的简简易两位燃烧烧调节方式；；二，仅调节节燃烧量而不不同时调节排排烟量的燃烧烧调节方式；；三，可调节节燃烧量并可可相应改变排排烟量的燃烧烧调节方式。据据调查，目前前使用最多的的是貌似“功能良好”、实际平均均热效率最低低的第二种燃燃烧调节方式式。这种方式式在大部分时时间的处于部部分负荷运行行状态，燃烧烧量减少而空空气量不变，显显然，会因过过量空气系数数过大而使热热效率大幅度度降低。据实实测：在额定定输出功率负负荷条件下，过过量空气系数数约为1.9～2.1，排烟温度度一般不超过过120℃。当调节燃燃烧量即“点小火”燃烧（例如如减少到40%左右的燃烧烧量）时，排排烟温度会降降低到80～90℃，而过量空空气系数可高高达5～6。国外产品中有一一种配置比较较完善的炉型型，可以按照照燃气和空气气约1∶14的比例自动动调节参与燃燃烧的空气量量，且其风机机是变频调速速的。但这种种产品较为昂昂贵，开发建建设单位一般般不会选择采采用。应选择采用在不不同负荷率时时均有较高效效率的炉型。当当需要节省投投资费用时，还还不如采用全全负荷燃烧和和停止燃烧的的简易两位燃燃烧调节方式式的炉型。否否则，宜采用用能够对应于于燃烧量改变变排烟量的炉炉型。5关于配套水水泵常可见到燃气热热水采暖炉的的配套循环水水泵与系统的的不合理匹配配。许多生产产厂的技术资资料中，对配配套循环水泵泵特性的提法法模糊，不明明确流量，或或将水泵“扬程”与炉外剩余余水头混为一一谈。通常，燃燃气热水采暖暖炉循环水泵泵的流量，是是按照在额定定输出热量条条件下，供水水和回水温差差为20℃或25℃配套的，而而克服了额定定流量的炉内内阻力以后的的炉外剩余水水头，约为3.5m左右。显然，这种循环环水泵的典型型匹配，一般般可以满足户户内采用散热热器采暖系统统的需要。北北京市标准《新新建集中供暖暖住宅分户热热计量设计技技术规程》中中规定：“户内系统包包括锁闭调节节阀门和户用用热量表在内内的计算压力力损失，宜控控制在≤30kPa范围内”。户式燃气气炉系统不需需要设置锁闭闭调节阀门和和户用热量表表，因此计算算压力损失完完全有可能低低于25kPa。但是，还还是应该进行行必要的水力力计算，校核核系统与循环环水泵特性的的适应程度。当当有较大偏离离时，例如小小的住宅套型型选用了较大大的炉型，实实际运行流量量会大于需要要流量，即发发生较小的供供回水温差，户户内单管串联联式系统的温温降计算就应应与此协调。地板辐射采暖或或户式空调水水系统，选用用同一炉型并并配套采用相相同的循环水水泵时，必然然会造成系统统失调，应该该采用适当的的应对措施。6烟气排除和和环境影响一般产品均配带带平衡式进气气和排烟管，可可直接接至室室外。燃气比比燃煤虽然是是相对清洁的的燃料,但是由于分分散到多层特特别是高层住住宅的每家每每户,其燃烧产物物如二氧化碳碳、二氧化氮氮和一氧化碳碳等,对于区域空空气环境质量量的影响是存存在的。北京京曙光小区高高层住宅曾经经委托北京市市环境保护科科学研究院进进行过测试,结果表明：：在位于建筑筑平面凹槽内内的楼层中上上部，在风力力不大不易扩扩散时,氮氧化物浓浓度有偏高的的趋势,最高可超过过标准近两倍倍,形成了一道道高浓度氮氧氧化物烟气“墙”。因此,在需要防止止污染局部区区域环境的场场合（例如排排出口位于高高层建筑平面面凹进部位），应应按照《住宅宅设计规范》[4]的规定，采取设置烟囱集合后引至高空排放的措施。《住宅设计规范》第6.2.6条就明确规定：“以煤、薪柴、燃油和燃气等为燃料，设置分散式采暖的住宅应设烟囱；上下层或毗连房间合用一个烟囱时，必须采取防止串烟的措施。”当设置烟囱排放放时，应解决决好防止各层层接口处的烟烟气回流措施施，并与燃气气采暖炉的生生产厂家协调调接口处的合合理压力值，当当重力作用水水头即抽力过过大时，应有有可靠的节流流措施。7关于冷凝式式炉型冷凝水是造成燃燃气热水采暖暖炉腐蚀的重重要原因。天天然气的主要要成分是甲烷烷（CH4），其燃烧烧产物有二氧氧化碳、水蒸汽、氮氧化物和和少量的一氧氧化碳。燃烧烧1Hm3天然气大约约要产生1.5kg的水蒸汽。天天然气烟气的的露点温度大大约为58℃，当回水温度度低于60℃时，燃烧烟气气会遇到低于于露点温度的的受热面而结露露，随后又蒸蒸发，严重影影响炉子的使使用寿命。户户式燃气热水水采暖炉循环环水常在低温温下运行，特特别是地板辐辐射采暖或空空调系统的水水温，一般都都会低于50℃，当散热器器配置较多、而而采暖负荷较较小时，室温温控制也要求求降低水温，因因此结露现象象比较普遍。应应该采取一些些应对措施，例例如当水温较较低时循环水水泵能随机自自动停止运转转等。需要采用低温温热媒的系统统，有条件采采用专门的冷冷凝式炉型。冷凝结露会会使烟气中的的潜热量得到到回收，可以以提高热效率率。冷凝式炉炉型的构造和和材质不同于于普通炉型，价价格虽然高于于普通炉型，但但由于其使用用寿命远比普普通炉型长，可可以从折旧回回收和节省的的采暖费用中中得到补偿。8关于生活热热水功能燃气热水采暖炉炉通常具有采采暖及生活热热水两用功能能，可以同时时供应生活热热水。在某些些特定条件下下，这是一种种不甚合理的的“兼用”功能。采暖及生活热水水两用功能，不仅造成选型偏大（注：按照一个淋浴器计算，当有贮水箱时，加热量约需7kW,当无有贮水箱时，加热量约需20kW）而降低热效率,也会因除采暖期以外的其它季节仍需运行以及结垢等原因，导致使用寿命缩短。而卫生间距离炉子较远、热水输送距离较长时，水和热能量有较多的浪费，尤其在夏季，热损失又形成房间的空调冷负荷。在实态调查时发现，使用燃气热水采暖炉的用户，有许多在卫生间内又配置了电热水器。当必须采用采暖暖及生活热水水两用功能时时，应选择具具备生活热水水最高温度限限定功能的炉炉型，将生活活热水出水温温度控制在60℃以下，可减减少水垢的形形成。值得注注意的是：水水质硬度较高高的地区（例例如北京），即即使采用限制制最高出水温温度的措施，换热